Сетчатку глаза вырастили в лабораторной колбе

Механизм действия окисленного графена (GO) в клеточных оболочках млекопитающих (слева) и в оболочках бактерий. POPG (выделено желтым) – в бактериальной мембране, но отсутствует в мембранах клеток млекопитающих. Иллюстрация Physorg

Эволюция давно уже создала так называемые биопленки (biofilms). Они могут играть как положительную, так и отрицательную роль. В первом случае мы имеем дело с ретиной – сетчаткой глаза. Сетчатка начинается с монослоя клеток фоторецепторов, то есть светочувствительных палочек и колбочек. Последние концентрируются в макуле (macula), обеспечивая максимально четкое зрение. При наличии мутаций в генах колбочки дегенерируют, умирают. Этот процесс приводит к так называемой макулярной дегенерации. «Подпирает» слой свето- фоторецепторов сетчатый-ретикулярный слой пигментных клеток, воспаление которого называется пигментозным ретинитом.

Японец Синъя Яманака 20 лет назад создал технологию получения iPSC, то есть включения геномной программы, активность которой известна в эмбриональных стволовых клетках. С помощью ее стало возможно омолаживать фибробласты кожи, синтезирующие коллагеновые волокна-фибры. Японскому биологу за это достижение вручили очень «быструю» Нобелевскую премию (всего через шесть лет после первой статьи). Технология сегодня применяется во всем мире.

Воспользовались ею и в базельском Институте молекулярной и клинической офтальмологии, где создали подобным образом 20 тыс. ретин-сетчаток, представленных одним слоем палочек и колбочек. Всю сетчатку с несколькими слоями, делающими ее типичным многоуровневым ИИ, создать пока не удается. Но и одного слоя хватило на то, чтобы проверить действие на колбочки.

Авторы выявили ингибиторы фермента казеин-киназы (киназы «кинируют» – переносят энергоемкие фосфорные группы на другие молекулы, подстегивая их активность). С их помощью сохранялась жизнеспособность колбочек. Ученые подавляли также функцию гистон-деацетилазы, отщепляющего стимулирующие активность генов ацетилы (остатки уксусной кислоты). Действие веществ затем перепроверили на сетчатке мышей с моделями макулярной дегенерации и пигментозного ретинита. С ними, как и с глаукомой – сине-серым помутнением хрусталика – чаще всего сталкиваются офтальмологи. Но число таких пациентов неизмеримо меньше страдающих инфекционными болезнями, трудно поддающимися лечению.

Связано это с тем, что микробные клетки быстро формируют биопленки, которые механически препятствуют проникновению антибиотиков и иммунных клеток, поедающих бактерии. Но и при отсутствии биопленки в арсенале патогенов есть резистентность, или устойчивость к действию антибиотиков. Вот почему для борьбы с устойчивыми инфекциями в Институте науки и технологии корейского Тэджона предложили окисленный графен (GO), не действующий на клетки млекопитающих. Сообщение об этой работе опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.

Связано это с тем, что в фосфолипидных оболочках клеток млекопитающих отсутствует POPG – пальмитоли-олеил-глико-фосфоглицерол. У человека на месте фосфоглицерола присутствует этаноамин (РОРЕ). Именно с POPG связываются функциональные группы окисленного графена. Действие некоторых антибиотиков (например, пенициллина) также направлено на нарушение синтеза бактериальных мембран. Но у микробов есть ферменты, которые разрушают токсичные для них молекулы.

Корейцы пишут, что GO хорошо сочетается с тканями, используемыми в производстве одежды, защищающей кожу человека даже в загрязненном состоянии. Они, например, используются при производстве спортивной экипировки. Показано, что GO обеззараживает не только сухую, но и вспотевшую кожу.